本實(shí)用新型涉及發(fā)酵液分離技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種陶瓷膜過(guò)濾器及發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1，3－丙二醇作為生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的重要原料，其生產(chǎn)制備過(guò)程越來(lái)越得到人們的重視。微生物發(fā)酵法制備1.3－丙二醇具有操作簡(jiǎn)單、原料可再生、反應(yīng)條件溫和、副產(chǎn)物少、污染小等特點(diǎn)，因此受到人們的關(guān)注。對(duì)于1，3－丙二醇的分離純化，需要先對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理、脫鹽、提純等。主要的處理工藝有高速離心、絮凝、等。

目前工藝的不足之處在于：

一、離心機(jī)應(yīng)用于工業(yè)中時(shí)，但該設(shè)備投資大，能耗大，經(jīng)濟(jì)效益差；

二、使用絮凝法處理發(fā)酵液時(shí)，難以獲得便宜且高效的絮凝劑；

三、在發(fā)酵液中加入有機(jī)溶劑進(jìn)行沉淀后，殘留的有機(jī)溶劑會(huì)影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。

公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本實(shí)用新型的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供陶瓷膜過(guò)濾器及發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)，很大程度上解決了上述三個(gè)問(wèn)題中的至少一個(gè)。

本實(shí)用新型的目的在于提供一種陶瓷膜過(guò)濾器。

本實(shí)用新型的第二目的在于提供一種發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)。

一方面，本實(shí)用新型提供的陶瓷膜過(guò)濾器包括陶瓷膜組件和殼層；

所述陶瓷膜組件包括多個(gè)用于過(guò)濾發(fā)酵原液的過(guò)濾管；

所述殼層套設(shè)在所述陶瓷膜組件的外側(cè)，且所述殼層上開(kāi)設(shè)有用于導(dǎo)出滲透液的滲透管。

進(jìn)一步地，所述陶瓷膜組件設(shè)置為至少一個(gè)，且由控制系統(tǒng)控制每個(gè)所述陶瓷膜組件的啟動(dòng)、停止以及清洗。

進(jìn)一步地，所述陶瓷膜組件為超濾陶瓷膜組件。

進(jìn)一步地，所述超濾陶瓷膜組件的滲透孔孔徑為0.005－0.1μm。

進(jìn)一步地，所述過(guò)濾管與外部加壓裝置相連通。

進(jìn)一步地，所述陶瓷膜組件內(nèi)過(guò)濾管內(nèi)部與過(guò)濾管和殼層之間的壓差為0.1－0.6MPa。

進(jìn)一步地，所述陶瓷膜組件底部設(shè)有用于控制濃縮液繼續(xù)流出的開(kāi)關(guān)閥。

進(jìn)一步地，所述陶瓷膜過(guò)濾器為陶瓷膜錯(cuò)流過(guò)濾器。

另一方面，本實(shí)用新型還提供一種發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)，包括所述的陶瓷膜過(guò)濾器和與其通過(guò)管道相連通的原料罐，所述管道上設(shè)有過(guò)濾泵。

進(jìn)一步地，所述陶瓷膜過(guò)濾器的底部和周側(cè)還分別與濃縮液收集罐和滲透液收集罐通過(guò)管道相連通。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型提供了一種陶瓷膜過(guò)濾器，包括陶瓷膜組件和殼層；所述陶瓷膜組件包括多個(gè)用于過(guò)濾發(fā)酵原液的過(guò)濾管；所述殼層套設(shè)在所述陶瓷膜組件的外側(cè)，且所述殼層上開(kāi)設(shè)有用于導(dǎo)出滲透液的滲透管；本實(shí)用新型的發(fā)酵原液經(jīng)過(guò)過(guò)濾管的過(guò)濾，經(jīng)過(guò)殼層上的滲透管最終得到滲透液，與絮凝法相比，無(wú)需加入有機(jī)溶劑和絮凝劑，減少二次污染，減小后續(xù)目標(biāo)產(chǎn)物提取和純化的工藝強(qiáng)度；與離心機(jī)相比，無(wú)需龐大設(shè)備，能耗低，勞動(dòng)強(qiáng)度小。

另外，本實(shí)用新型提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)，其包括所述的陶瓷膜過(guò)濾器，因此其具有陶瓷膜過(guò)濾器的所有優(yōu)點(diǎn)，在此就不贅述。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的陶瓷膜過(guò)濾器的俯視圖；

圖2為基于圖1的本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的陶瓷膜過(guò)濾器的側(cè)視圖；

圖3為基于圖1和圖2的本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為基于圖3的本實(shí)用新型實(shí)施例二提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：1－原料罐；2－陶瓷膜過(guò)濾器；3－滲透液收集罐；4－濃縮液收集罐；5－過(guò)濾泵；6－管道；201－陶瓷膜組件；2011－過(guò)濾管；202－殼層；2021－滲透管；203－開(kāi)關(guān)閥。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

實(shí)施例一

如圖1－3所示，本實(shí)施例提供的陶瓷膜過(guò)濾器2包括陶瓷膜組件201和殼層202；

所述陶瓷膜組件201包括多個(gè)用于過(guò)濾發(fā)酵原液的過(guò)濾管2011；所述殼層202套設(shè)在所述陶瓷膜組件201的外側(cè)，且所述殼層202上開(kāi)設(shè)有用于導(dǎo)出滲透液的滲透管2021。

需要指出的是，陶瓷膜又稱無(wú)機(jī)陶瓷膜，是以無(wú)機(jī)陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對(duì)稱膜。陶瓷膜分為管式陶瓷膜和平板陶瓷膜兩種。請(qǐng)注意，“CT膜”并非陶瓷膜的別名，該稱謂實(shí)為非專業(yè)人士對(duì)陶瓷膜英文簡(jiǎn)稱的一種錯(cuò)誤表述。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動(dòng)，小分子物質(zhì)(或液體)透過(guò)膜，大分子物質(zhì)(或固體)被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔，根據(jù)在一定的膜孔徑范圍內(nèi)，滲透的物質(zhì)分子直徑不同則滲透率不同，以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定壓力作用下，當(dāng)料液流過(guò)膜表面時(shí)，只允許水、無(wú)機(jī)鹽、小分子物質(zhì)透過(guò)膜，而阻止水中的懸浮物、膠和微生物等大分子物質(zhì)通過(guò)。陶瓷膜具有分離效率高、效果穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐有機(jī)溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機(jī)械強(qiáng)度高、再生性能好、分離過(guò)程簡(jiǎn)單、能耗低、操作維護(hù)簡(jiǎn)便、使用壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成功應(yīng)用于食品、飲料、植(藥)物深加工、生物醫(yī)藥、發(fā)酵、精細(xì)化工等眾多領(lǐng)域，可用于工藝過(guò)程中的分離、澄清、純化、濃縮、除菌、除鹽等。

還需要指出的是，本實(shí)施例提供了一種陶瓷膜過(guò)濾器2，包括陶瓷膜組件201和殼層202；所述陶瓷膜組件201包括多個(gè)用于過(guò)濾發(fā)酵原液的過(guò)濾管2011；所述殼層202套設(shè)在所述陶瓷膜組件201的外側(cè)，且所述殼層202上開(kāi)設(shè)有用于導(dǎo)出滲透液的滲透管2021；本實(shí)施例的發(fā)酵原液經(jīng)過(guò)過(guò)濾管2011的過(guò)濾，經(jīng)過(guò)殼層202上的滲透管2021最終得到滲透液，與絮凝法相比，無(wú)需加入有機(jī)溶劑和絮凝劑，減少二次污染，減小后續(xù)目標(biāo)產(chǎn)物提取和純化的工藝強(qiáng)度；與離心機(jī)相比，無(wú)需龐大設(shè)備，能耗低，勞動(dòng)強(qiáng)度小。

具體地，下面針對(duì)本實(shí)施例中陶瓷膜過(guò)濾器2的各個(gè)具體結(jié)構(gòu)作詳細(xì)說(shuō)明：

本實(shí)施例中，所述陶瓷膜組件201設(shè)置為至少一個(gè)，且由控制系統(tǒng)控制每個(gè)所述陶瓷膜組件201的啟動(dòng)、停止以及清洗。

需要指出的是，陶瓷膜組件201的數(shù)量通常為兩個(gè)，其中一開(kāi)一備，方便其中一個(gè)陶瓷膜組件201在故障或者清洗過(guò)程中，直接開(kāi)啟另一個(gè)，很好的預(yù)防了整個(gè)系統(tǒng)需要暫?；蛘吒鼡Q陶瓷膜組件201產(chǎn)生效率低下等問(wèn)題。

本實(shí)施例中，所述陶瓷膜組件201為超濾陶瓷膜組件201。

本實(shí)施例中，所述超濾陶瓷膜組件201的滲透孔孔徑為0.005－0.1μm。

本實(shí)施例中，所述過(guò)濾管2011與外部加壓裝置相連通。

需要指出的是，過(guò)濾管2011通過(guò)與外部加壓裝置相連，導(dǎo)致其內(nèi)部的壓力成為可控狀態(tài)，可以隨時(shí)調(diào)節(jié)內(nèi)部壓差，將滲透液通過(guò)滲透孔壓出。

還需要指出的是，加壓裝置為氣液增壓機(jī)、空氣增壓機(jī)、氧氣增壓機(jī)或渦輪增壓機(jī)等。

還需要指出的是，加壓裝置上還可以設(shè)置壓力表，方便人員觀察壓力數(shù)值范圍，及時(shí)調(diào)整。

本實(shí)施例中，所述陶瓷膜組件201內(nèi)過(guò)濾管2011內(nèi)部與過(guò)濾管2011和殼層202之間的壓差為0.1－0.6MPa。

本實(shí)施例中，所述陶瓷膜組件201底部設(shè)有用于控制濃縮液繼續(xù)流出的開(kāi)關(guān)閥203。

優(yōu)選地，當(dāng)關(guān)閉加壓裝置，打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥203時(shí)，陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差最小而且內(nèi)部濃縮液停留時(shí)間較短，擠壓出滲透液的效果一般；

更加優(yōu)選地，當(dāng)打開(kāi)加壓裝置，打開(kāi)開(kāi)關(guān)閥203時(shí)，陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差較大，然而其內(nèi)部濃縮液停留時(shí)間較短，擠壓出滲透液的效果較好；

此外，當(dāng)關(guān)閉加壓裝置，關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥203時(shí)，陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差較小，然而其內(nèi)部濃縮液停留時(shí)間較長(zhǎng)，擠壓出滲透液的效果較好；

最優(yōu)選地，當(dāng)關(guān)閉開(kāi)關(guān)閥203，并且打開(kāi)加壓裝置時(shí)，陶瓷膜組件201內(nèi)部的壓差最大而且內(nèi)部濃縮液停留時(shí)間較長(zhǎng)，能夠比較充分地?cái)D壓出滲透液。

本實(shí)施例中，所述陶瓷膜過(guò)濾器2為陶瓷膜錯(cuò)流過(guò)濾器。

需要指出的是，錯(cuò)流過(guò)濾是在泵的推動(dòng)下料液平行于膜面流動(dòng)，與死端過(guò)濾不同的是料液流經(jīng)膜面時(shí)產(chǎn)生的剪切力把膜面上滯留的顆粒帶走，從而使污染層保持在一個(gè)較薄的水平。

本實(shí)施例采用的1，3－丙二醇發(fā)酵液、陶瓷膜的具體工藝參數(shù)如下：

一、發(fā)酵液的固含量為0.5％，發(fā)酵液的PH值為8，發(fā)酵溫度為30℃；

二、陶瓷膜為超濾陶瓷膜，其平均孔徑為0.005um－0.1微米，優(yōu)選地，超濾陶瓷膜平均孔徑為0.01－0.05μm；

三、陶瓷膜可耐受PH范圍為0－14，耐有機(jī)溶劑，機(jī)械強(qiáng)度高；

四、過(guò)濾管2011內(nèi)部與過(guò)濾管2011和殼層202之間壓差范圍是0.1－0.4MPa，優(yōu)選地，為0.2－0.4MPa；

五、陶瓷膜過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中，陶瓷膜錯(cuò)流過(guò)濾流速為600－1800mL/min，優(yōu)選地，為600－700mL/min；

六、陶瓷膜過(guò)濾實(shí)驗(yàn)中，過(guò)濾溫度是0－800℃，優(yōu)選地，為30－50℃。

實(shí)施例二

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還提供一種發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)，包括所述的陶瓷膜過(guò)濾器2和與其通過(guò)管道6相連通的原料罐1，所述管道6上設(shè)有過(guò)濾泵5。

本實(shí)施例中，所述陶瓷膜過(guò)濾器2的底部和周側(cè)還分別與濃縮液收集罐4和滲透液收集罐3通過(guò)管道6相連通。

本實(shí)施例提供的發(fā)酵液分離處理系統(tǒng)，其包括所述的陶瓷膜過(guò)濾器2，因此其具有陶瓷膜過(guò)濾器2的所有優(yōu)點(diǎn)，在此就不贅述。

本實(shí)施例中，采用陶瓷膜超濾分離技術(shù)分離1，3－丙二醇發(fā)酵液的方法，具體為：1，3－丙二醇發(fā)酵液經(jīng)過(guò)處理、去除大部分菌絲體及雜質(zhì)異物后，加入陶瓷膜分離系統(tǒng)原料罐1，直接采用陶瓷膜進(jìn)行預(yù)處理，去除發(fā)酵液中的雜蛋白、殘?zhí)恰⒕N代謝物和發(fā)酵液剩余培養(yǎng)基等，得到清澈透明的1，3－丙二醇滲透液，供后續(xù)工序生產(chǎn)使用。減輕后續(xù)工藝生產(chǎn)強(qiáng)度，提高分析效率和產(chǎn)品回收率。

本實(shí)施例有多種組合方式，具體地，下面列舉出四種優(yōu)選的實(shí)施方式：

第一種實(shí)施方式：

以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料，采用孔徑為10nm陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾濃縮實(shí)驗(yàn)，陶瓷膜平均膜通量為22.70L/(m²·h)^－1，操作壓力為0.2MPa，操作溫度為常溫，經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾后將發(fā)酵清液濃縮至90％得滲透液3600mL，過(guò)濾后總氮去除率為7.96％，濾液澄清、透明且透光性良好。

第二種實(shí)施方式：

以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料，采用孔徑為10nm陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾濃縮實(shí)驗(yàn)，陶瓷膜平均膜通量為21.30L/(m²·h)^－1，操作壓力為0.3MPa，操作溫度為常溫，經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾后將發(fā)酵清液濃縮至90％得滲透液3600mL，過(guò)濾后總氮去除率為7.31％，濾液澄清、透明且透光性良好。

第三種實(shí)施方式：

以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料，采用孔徑為10nm陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾濃縮實(shí)驗(yàn)，陶瓷膜平均膜通量為18.85L/(m²·h)^－1，操作壓力為0.4MPa，操作溫度為常溫，經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾后將發(fā)酵清液濃縮至90％得滲透液3600mL，過(guò)濾后蛋白質(zhì)去除率為7.22％，濾液澄清、透明且透光性良好。

第四種實(shí)施方式：

以發(fā)酵液處理后的到清液4000mL為原料，采用孔徑為10nm陶瓷膜進(jìn)行過(guò)濾濃縮實(shí)驗(yàn)，陶瓷膜平均膜通量為36.40L/(m²·h)^－1，操作壓力為0.2MPa，操作溫度為50℃，經(jīng)陶瓷膜過(guò)濾后將發(fā)酵清液濃縮至90％得滲透液3600mL，過(guò)濾后總氮去除率為7.83％，濾液澄清、透明且透光性良好。

需要指出的是，上述四種陶瓷膜分離技術(shù)的應(yīng)用(原料配比等)，僅作為舉例說(shuō)明，還可以根據(jù)需要采用其他配比的原料，在此就不贅述。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。